L'infezione da HIV-1 induce un danno rapido e sostanziale ai tessuti linfoidi associati all'intestino (GALT), con un massivo esaurimento dei linfociti T helper di tipo 17, un sottogruppo di cellule T CD4+ che controllano i batteri intestinali, secernendo diverse citochine tra cui l’IL-17 e l’IL-22 (Figura 8) (116). La perdita di questo sottogruppo di cellule T helper CD4+ può facilitare la progressione della malattia permettendo la traslocazione di prodotti batterici come il lipopolisaccaride nel circolo sanguigno causando un attivazione sistemica dei linfociti T (117).
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Figure 8: Perdita delle cellule Th17 con conseguenti disturbi quali la variazione della composizione
del microbioma, la traslocazione microbica e l'attivazione immunitaria.
Negli individui sani, i batteri intestinali aiutano a controllare i patogeni nocivi, educano il
sistema immunitario e aiutando la digestione (118), ma l’alterazione di questa
composizione batterica molto complessa sono state associate a patologie come l’infezione da HIV-1 (119), la malnutrizione (120,121), l’infiammazione cronica, l’aterosclerosi (122,123) e suscettibilità alle infezioni opportunistiche. Considerando l'importante ruolo che l'immunitá innata e adattativa svolgono nella formazione della composizione del microbiota intestinale (124), e comprendendo come la composizione differisce nei soggetti con infezione da HIV-1, questa è associata a cambiamenti altamente caratteristici nella struttura della comunità intestinale che la cART non ripristina.
Il ruolo di HIV-1 nel tratto gastrointestinale degli esseri umani è stato studiato dal 1984. Kotler e colleghi hanno osservato che gli individui infetti da HIV-1 presentavano anomalie istologiche della mucosa gastrointestinale, del malassorbimento e della diminuzione dei linfociti dopo diarrea, aumento dell'infiammazione gastrointestinale, aumento della permeabilità intestinale e malassorbimento dell'acido biliare. Di conseguenza, hanno osservato infiltrati infiammatori dei linfociti e danni allo strato epiteliale gastrointestinale,
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tra cui atrofia villosa, iperplasia criptica e bruciore villoso (125). Infatti, ci sono evidenze di danni causati da HIV-1 alle barriere epiteliali negli individui infetti da tale infezione. La disfunzione della barriera intestinale è il modo principale per la traslocazione microbica e la successiva attivazione immunitaria (126).
I fattori che contribuiscono al disagio o alla disfunzione gastrointestinale includono infezioni opportunistiche (di solito con <100 CD4+ cellule T/ml), reazioni farmacologiche, malassorbimento, sovrapposizione batterica, malattia funzionale dell'intestino (diarrea, prevalentemente), infiammazione delle mucose, che è una forma di malattia intestinale infiammatoria (IBD) (127,128). I cambiamenti patologici del tratto gastrointestinale sono da tempo noti come caratteristica dell'infezione da HIV-1 (Figura 9).
Figure 9: Mucosa intestinale con vasta infiammazione nei soggetti con infezione da HIV-1
Alcuni studi hanno fornito approfondimenti meccanici sulle cause sottostanti l'enteropatia HIV-1 e la diminuzione delle cellule T delle cellule CD4, ma sono necessari ulteriori studi per aumentare la nostra comprensione delle conseguenze a lungo termine dell'assalto sul tratto GI (129). Anche se i danni strutturali e immunologici alla mucosa si verificano rapidamente durante la fase acuta dell'infezione, gli individui infetti da HIV-1 non si arrendono a infezioni opportunistiche fino a quando le cellule T CD4+ del sangue periferico sono diminuite sotto 200 cellule per microlitro. Diversi studi hanno dimostrato che la degradazione del tratto GI porta alla traslocazione microbica, associata
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all'attivazione immunitaria e alla progressione della malattia. Tuttavia, il relativo contributo della traslocazione microbica e di altri fattori di attivazione immunitaria non è completamente compreso (130). Il tratto GI è un sito di infezione virale massiccia, esaurimento delle cellule CD4+, apoptosi enterocitaria, danno epiteliale e fibrosi dei tessuti linfoidi. Pertanto l'infezione da HIV-1 potrebbe essere abbastanza ragionevolmente considerata una malattia del tratto gastrointestinale. Uno dei fattori più importanti per valutare l'immunità mucosa nell'infezione da HIV-1 è il numero di cellule T CD4+ nel ventre. Gli studi hanno dimostrato che le cellule CD4+ T delle cellule mucose che esprimono CCR5 e le cellule CD4+ periferiche specifiche per l'HIV-1 che esprimono marcatori di homotraffazione intestinale, integrin-β7 e CCR6, sono esauriti in entrambe le fasi acute e croniche dell'infezione da HIV-1 (131). Anche i ruoli protettivi delle cellule della mucosa intestinale Th17 nell'infezione da HIV-1 sono molto importanti, ma durante la malattia l'esaurimento delle cellule Th17 è stato collegato a perdere l'integrità epiteliale della mucosa e provoca molteplici effetti deleteri, tra cui la traslocazione microbica e l'infiammazione delle ghiandole (132,133). Una grande percentuale di cellule Th17 si perde durante la fase acuta dell'infezione. In parte, le reazioni immunitarie funzionali della mucosa sono necessarie per mantenere l'integrità dell'epitelio intestinale. Oltre al loro ruolo protettivo, le cellule Th17 supportano l'omeostasi enterocitica mediante secrezione dell'interleuchina IL-17 e IL-22 e reclutamento delle cellule NK (134). Durante l'infezione da HIV-1, le cellule CCR5+ CCR6+ Th17 sono esaurite nella bocca a causa del targeting diretto dei recettori CCR5 da virioni HIV-1. Inoltre, il lipopolisaccaride batterico (LPS) può anche provocare l'esaurimento delle cellule T CD4+, dato che la stimolazione LPS è nota per aumentare l'espressione di CCR5 su queste cellule. Inoltre, in individui infetti da HIV- 1, la riduzione delle cellule Th17 sembra essere concomitante con un aumento del numero di cellule regolatrici CD4+ T (Treg). Il rapporto Low Th17/Treg è stato correlato con livelli elevati di 16D rDNA al plasma che suggeriscono la traslocazione microbica (135). Una parte fondamentale della funzione di barriera della mucosa intestinale è orchestrata dal microbiota intestinale che coesiste con l'ospite in una simbiosi reciprocamente vantaggiosa. Le evidenze attualmente disponibili suggeriscono che il microbioma intestinale è coinvolto nello sviluppo di infiammazione e di attivazione immunitaria sistemica a causa della traslocazione microbica negli individui infetti da HIV- 1. Questa attivazione immunitaria può svolgere un ruolo fondamentale per la persistenza del virus, il principale ostacolo per trovare una cura per l'infezione da HIV-1. Nonostante
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i nuovi e efficaci farmaci, la cART non ha risolto i problemi legati all'attivazione immunitaria e alle condizioni infiammatorie delle persone con HIV-1 e, tuttavia, cercando di trovare approcci sicuri e ben tollerati, impedire o controllare questi problemi sembrano essere essenziale (136,137). Alcuni studi hanno esaminato finora l'uso di probiotici nell'infezione da HIV-1. I disturbi gastrointestinali come la stitichezza, la diarrea e il gonfiore sono molto comuni durante l'infezione da HIV-1 (138). Recentemente, alcuni studi hanno utilizzato probiotici come approccio terapeutico nella malattia infiammatoria intestinale (IBD) per inibire i batteri patogeni, proteggere l'epitelio intestinale e produrre citochine antiinfiammatorie (Figura 10) (75). Inoltre, in questo contesto, è stata osservata anche un'aumentata produzione di IgA, diminuzione dell'attivazione delle cellule dendritiche e minore stimolazione non specifica delle cellule immunitarie (139). Alcuni studi hanno somministrato diversi tipi di formulazioni probiotiche per valutare il loro impatto sull'infezione da HIV-1 e in particolare su alcuni risultati come: diarrea, conta CD4+ e traslocazioni microbiche. Tre studi hanno riportato i benefici dei probiotici nella diarrea associata all'HIV-1. Uno studio che usava Lactobacillus rhamnosus (140) e uno con Saccharomyces boulardii riportarono sintomi di mitigazione e effetti benefici (141). Al contrario, uno studio che utilizza Lactobacillus rhamnosus e un altro studio utilizzando una miscela di Bifidobacterium e Streptococcus thermophilus non ha mostrato alcun beneficio nella diarrea associata all'HIV-1 (142,143). Questi risultati sono risultati inconcludenti e sono necessari ulteriori studi per valutare gli effetti di diversi tipi di probiotici nella diarrea HIV-1. Recentemente alcuni studiosi hanno valutato gli effetti delle diverse formulazioni probiotiche sui conteggi delle cellule CD4+. Due studi con Lactobacillus rhamnosus (142,144) e uno studio utilizzando Lactobacillus casei sp. Shirota (145) non ha riportato alcun effetto sui conteggi delle cellule CD4+. È interessante notare, invece, che il miglioramento delle cellule CD4+ è stato osservato in altri studi utilizzando una miscela di diverse specie di batteri. Ad esempio, studi con batteri Lactobacillus e/o Bifidus hanno mostrato un trend crescente nelle frequenze delle cellule CD4+ (145,146). Inoltre, un mix di più di due ceppi batterici sembrerebbe avere risultati migliori. Per esempio, in uno studio, in seguito all’ aggiunta una miscela di batteri probiotici contenenti Lactobacillus (casei, acidophilus, plantarum, delbrueckii), Bifidobacteria (breve, infantis, longum) e Streptococcus (salivarius, faecium) si è ottenuto un aumento del numero di cellule CD4+ (147). Questi risultati suggeriscono che alcuni tipi specifici di probiotici potrebbero essere più utili per migliorare il numero delle cellule
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CD4+. La valutazione della traslocazione microbica dopo l'integrazione probiotica è un altro aspetto interessante nell'infezione da HIV-1. Alcuni studi hanno mostrato una riduzione delle citochine proinfiammatorie come IL-6, IL-12, TGF-beta, hsCRP dopo l'utilizzo di un mix dei batteri probiotici Lactobacillus rhamnosus, Bifidobacteria lactis (148), Saccharomyces boulardi (149) e Lactobacillus casei sp. Shirota (54). Inoltre, insieme con la riduzione dell'infiammazione, alcuni di questi studi hanno mostrato una riduzione di alcuni marcatori di traslocazione microbica, come la proteina legante LPS (149) e il livello del DNA batterico (16S rDNA) nel plasma (148). Tuttavia, i probiotici contenenti ceppi di Lactobacillus e Bifidobacteria, che sono i principali batteri esauriti nei soggetti positivi di HIV-1, hanno dimostrato di essere associati ad un aumento dei numeri e delle frequenze delle cellule CD4+, nonché una riduzione della traslocazione pro- infiammatoria e microbica marcatori.
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SCOPO DELLO STUDIO
Lo scopo dello studio è stato quello di studiare l’effetto della supplementazione probiotica sul metabolismo del triptofano e la sua relazione con l’infiammazione nel SNC.
Abbiamo quindi condotto uno studio pilota longitudinale in una popolazione di soggetti HIV -1 positivi in cART, per verificare se la supplementazione con probiotici contenenti 8 ceppi di batteri, era in grado di modificare:
• I livelli di neopterina nel liquido cerebrospinale;
• L’espressione dell’mRNA di IDO e dell’IFNɣ misurato sui linfociti della lamina propria intestinale (LPL) e nel sangue periferico (PBMC);
• Il metabolismo del triptofano • I livelli di serotonina.
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